JPS6234830B2 - - Google Patents
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- JPS6234830B2 JPS6234830B2 JP611783A JP611783A JPS6234830B2 JP S6234830 B2 JPS6234830 B2 JP S6234830B2 JP 611783 A JP611783 A JP 611783A JP 611783 A JP611783 A JP 611783A JP S6234830 B2 JPS6234830 B2 JP S6234830B2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
- C23C16/308—Oxynitrides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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- C23C16/40—Oxides
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Description
超硬合金の表面に、より耐摩耗性の優れた
TiC,TiN,Al2O3などの硬質物質を、一種又は
二種以上の単層又は二層以上被覆した被覆超硬合
金は既に実用化されている。その中でもAl2O3を
外層とした二重被覆超硬合金工具は、Al2O3のも
つ耐熱性、耐酸化性等の優れた耐摩耗性を示すこ
とが知られている。しかし、Al2O3自体は脆性材
料であり靭性が劣るという欠点があり、コーテイ
ングする母材としては靭性の高い超硬合金を用い
る必要があつた。 一方、切削工具に要求される切削条件は、年々
荷酷になつてきており、切削速度も300m/min
を超える場合も多くなつてきており、より高靭
性、耐摩耗性の高い切削工具用合金が要求されて
きている。 本発明の目的の一つは上述の要求に答えて、よ
り耐摩耗性、靭性の優れたAl2O3とAlNの混合
物、固溶体の一方又は両方を被覆層として有する
被覆硬質部材の製造法を提供することにあり、ま
た他の目的は超硬合金以外でも被覆母材として使
用しうる広範囲の用途に適応し得る安価な被覆硬
質部材の製造法を提供することにある。そしてこ
の被覆硬質部材は切削工具は勿論、耐摩耗性を要
求される各種部材に応用しうるものである。 Al2O3とAlNの混合物あるいは固溶体は、Alの
ハロゲン化物、水素とN2、アンモニアガス等を
用いることによつて形成しうるが、膜の密着性が
不十分であり、多孔質の膜や被覆層中に塩化アン
モニウム等の副生成物が生じ反応を妨害する等の
現象が生じるため、好ましい方法ではない。 本発明は、従来のAl2O3被覆層の脆性を改良す
るものであり、Al2O3とAlN混合層と/又は固溶
体からなる被覆層をAlのハロゲン化物、水素及
び一酸化窒素もしくは二酸化窒素あるいは両者を
400〜1200℃で反応せしめることによつて得るも
のである。 このように被覆層中の窒素もしくは酸素の供給
源として、一酸化窒素、二酸化窒素を用いた結
果、緻密で密着性の良い被覆が得られ、副生成物
も生ぜず、しかも、被覆層中の窒素、酸素の比率
を任意に調整できることを見出したものである。 被覆層を形成する温度としては、400〜1200℃
であれば良いが、好ましくは900〜1000℃であ
る。1200℃を超えると反応性が高くなり制御が難
しく、400℃未満では成長速度が遅すぎる。この
ような被覆層は、化学蒸着法は勿論のこと、プラ
ズマ化学蒸着法、物理蒸着法でも生成可能であ
る。 又、被覆層の厚みは、0.5μm未満では効果が
なく、20μmを超えると靭性低下が大きくなるの
で好ましくない。 上記の被覆層は、従来のAl2O3単体よりも靭性
が高いため、基体としては超硬合金のほかa,
Va,a族元素の炭化物、窒化物、炭窒化物等
の硬質相からなるサーメツト及びAl2O3を主成分
とするセラミツク、あるいはSiC,Si3N4のセラミ
ツク等の靭性の低い基体にも使用できる。 又、上記の硬質相と、Co,Ni,Mo,Wの結合
相からなる基体の場合、結合相は10容量%を超え
る場合、基体の靭性が高いため本発明の特徴であ
る高靭性、耐摩耗性のある被覆層の長所がでない
ので、本発明の目的を逸脱する。 被覆層中の窒素あるいは酸素含有量は、雰囲気
中の一酸化窒素あるいは二酸化窒素、H2の比率
を任意に調整することによつて変化させることが
出来、酸素含有量を高めるため、二酸化窒素を零
とすれば、AlN含有量が増加し、被覆層の靭性を
向上させることができる。 〔実施例 1〕 結合相が0,5,10,15%(容積%以下同じ)
(Co/Ni=2)で、硬質相が60%TiC、8%
TiN、2%Mo2C、残WCの組成からなる形状が
SNG432の硬質合金チツプを基体として、5%
AlCl3、83%H2、10%NO、2%NO2のガス雰囲気
で、1000℃、40torrの減圧下で0.5から30時間保
持して、それぞれ0.2μm、5μm、20μm、30
μmの厚さの被覆層を形成した。このコーテイン
グチツプをX線回折とオージエ分光分析で分析し
た結果、Al2O3とAlNが検出され、一部はAl2O3あ
るいはAlNに窒素あるいは酸素が固溶していた。 また比較のために、上記基体に40torrの減圧
下、1000℃で、5%AlCl3、5%CO2、残H2中
で、3〜12時間保持し、又同圧力温度で5%
AlCl3、5%NH3、20%N2、残H2中で4〜16時間
保持して、厚さ5μm、20μmのAl2O3と、厚さ
20μmのAlNをコーテイングしたチツプと共に下
記の条件にて切削テストを行なつた。その結果を
第1表に示す。 切削条件 被削材 FC25 切削速度 600m/min 送 り 0.5mm/rev 切込み 1.5mm
TiC,TiN,Al2O3などの硬質物質を、一種又は
二種以上の単層又は二層以上被覆した被覆超硬合
金は既に実用化されている。その中でもAl2O3を
外層とした二重被覆超硬合金工具は、Al2O3のも
つ耐熱性、耐酸化性等の優れた耐摩耗性を示すこ
とが知られている。しかし、Al2O3自体は脆性材
料であり靭性が劣るという欠点があり、コーテイ
ングする母材としては靭性の高い超硬合金を用い
る必要があつた。 一方、切削工具に要求される切削条件は、年々
荷酷になつてきており、切削速度も300m/min
を超える場合も多くなつてきており、より高靭
性、耐摩耗性の高い切削工具用合金が要求されて
きている。 本発明の目的の一つは上述の要求に答えて、よ
り耐摩耗性、靭性の優れたAl2O3とAlNの混合
物、固溶体の一方又は両方を被覆層として有する
被覆硬質部材の製造法を提供することにあり、ま
た他の目的は超硬合金以外でも被覆母材として使
用しうる広範囲の用途に適応し得る安価な被覆硬
質部材の製造法を提供することにある。そしてこ
の被覆硬質部材は切削工具は勿論、耐摩耗性を要
求される各種部材に応用しうるものである。 Al2O3とAlNの混合物あるいは固溶体は、Alの
ハロゲン化物、水素とN2、アンモニアガス等を
用いることによつて形成しうるが、膜の密着性が
不十分であり、多孔質の膜や被覆層中に塩化アン
モニウム等の副生成物が生じ反応を妨害する等の
現象が生じるため、好ましい方法ではない。 本発明は、従来のAl2O3被覆層の脆性を改良す
るものであり、Al2O3とAlN混合層と/又は固溶
体からなる被覆層をAlのハロゲン化物、水素及
び一酸化窒素もしくは二酸化窒素あるいは両者を
400〜1200℃で反応せしめることによつて得るも
のである。 このように被覆層中の窒素もしくは酸素の供給
源として、一酸化窒素、二酸化窒素を用いた結
果、緻密で密着性の良い被覆が得られ、副生成物
も生ぜず、しかも、被覆層中の窒素、酸素の比率
を任意に調整できることを見出したものである。 被覆層を形成する温度としては、400〜1200℃
であれば良いが、好ましくは900〜1000℃であ
る。1200℃を超えると反応性が高くなり制御が難
しく、400℃未満では成長速度が遅すぎる。この
ような被覆層は、化学蒸着法は勿論のこと、プラ
ズマ化学蒸着法、物理蒸着法でも生成可能であ
る。 又、被覆層の厚みは、0.5μm未満では効果が
なく、20μmを超えると靭性低下が大きくなるの
で好ましくない。 上記の被覆層は、従来のAl2O3単体よりも靭性
が高いため、基体としては超硬合金のほかa,
Va,a族元素の炭化物、窒化物、炭窒化物等
の硬質相からなるサーメツト及びAl2O3を主成分
とするセラミツク、あるいはSiC,Si3N4のセラミ
ツク等の靭性の低い基体にも使用できる。 又、上記の硬質相と、Co,Ni,Mo,Wの結合
相からなる基体の場合、結合相は10容量%を超え
る場合、基体の靭性が高いため本発明の特徴であ
る高靭性、耐摩耗性のある被覆層の長所がでない
ので、本発明の目的を逸脱する。 被覆層中の窒素あるいは酸素含有量は、雰囲気
中の一酸化窒素あるいは二酸化窒素、H2の比率
を任意に調整することによつて変化させることが
出来、酸素含有量を高めるため、二酸化窒素を零
とすれば、AlN含有量が増加し、被覆層の靭性を
向上させることができる。 〔実施例 1〕 結合相が0,5,10,15%(容積%以下同じ)
(Co/Ni=2)で、硬質相が60%TiC、8%
TiN、2%Mo2C、残WCの組成からなる形状が
SNG432の硬質合金チツプを基体として、5%
AlCl3、83%H2、10%NO、2%NO2のガス雰囲気
で、1000℃、40torrの減圧下で0.5から30時間保
持して、それぞれ0.2μm、5μm、20μm、30
μmの厚さの被覆層を形成した。このコーテイン
グチツプをX線回折とオージエ分光分析で分析し
た結果、Al2O3とAlNが検出され、一部はAl2O3あ
るいはAlNに窒素あるいは酸素が固溶していた。 また比較のために、上記基体に40torrの減圧
下、1000℃で、5%AlCl3、5%CO2、残H2中
で、3〜12時間保持し、又同圧力温度で5%
AlCl3、5%NH3、20%N2、残H2中で4〜16時間
保持して、厚さ5μm、20μmのAl2O3と、厚さ
20μmのAlNをコーテイングしたチツプと共に下
記の条件にて切削テストを行なつた。その結果を
第1表に示す。 切削条件 被削材 FC25 切削速度 600m/min 送 り 0.5mm/rev 切込み 1.5mm
95%Al2O3―5%TiCのセラミツクからなり、
形状がSNG342のチツプを基体として、実施例1
と同様のガス組成同圧力で、0.5μm、10μm、
30μmの厚さのコーテイングを同様にして形成し
た。又、反応温度は300℃、800℃、1000℃、1200
℃で行なつた。なお、300℃、800℃はプラズマ化
学蒸着法(P―CVD,13.56KHzの高周波電力
200W、反応圧力2torr、反応時間0.5〜3時間)、
1000〜1200℃は圧力40torrで通常の化学蒸着法
(C―CVD)で行なつた。又比較のために10μ
mAl2O3を同様の圧力、反応温度と蒸着法で作成
し、下記の切削条件で切削テストを行なつた。テ
スト結果を第2表に示す。 切削条件 被削材 SCM435 切削速度 800m/min 送 り 0.2mm/rev 切込み 1.5mm
形状がSNG342のチツプを基体として、実施例1
と同様のガス組成同圧力で、0.5μm、10μm、
30μmの厚さのコーテイングを同様にして形成し
た。又、反応温度は300℃、800℃、1000℃、1200
℃で行なつた。なお、300℃、800℃はプラズマ化
学蒸着法(P―CVD,13.56KHzの高周波電力
200W、反応圧力2torr、反応時間0.5〜3時間)、
1000〜1200℃は圧力40torrで通常の化学蒸着法
(C―CVD)で行なつた。又比較のために10μ
mAl2O3を同様の圧力、反応温度と蒸着法で作成
し、下記の切削条件で切削テストを行なつた。テ
スト結果を第2表に示す。 切削条件 被削材 SCM435 切削速度 800m/min 送 り 0.2mm/rev 切込み 1.5mm
95%Si3N4、3%Al2O3、2%Y2O3の組成をも
つセラミツクからなり、形状がSNG432のチツプ
を基体として、実施例1と同様にして5μm、20
μmコーテイングした。又、比較のために5μ
m、20μmのAl2O3をコーテイングして実施例2
の条件で切削テストを行なつた。 テスト結果を第3表に示す。
つセラミツクからなり、形状がSNG432のチツプ
を基体として、実施例1と同様にして5μm、20
μmコーテイングした。又、比較のために5μ
m、20μmのAl2O3をコーテイングして実施例2
の条件で切削テストを行なつた。 テスト結果を第3表に示す。
【表】
第3表に示すように、本発明によれば従来の
Al2O3のみからなる被膜のものより格段に性能の
良いものを提供できる。
Al2O3のみからなる被膜のものより格段に性能の
良いものを提供できる。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 a族、a族、a族元素の炭化物、窒化
物、炭窒化物、酸化物、Al2O3、Siの炭化物、窒
化物のうちの二種以上(酸化物同士のみからなる
場合を除く)からなる硬質部材の表面に、Alの
ハロゲン化物、水素、及び一酸化窒素、二酸化窒
素の一方又は両方を400〜1200℃で反応せしめ、
0.5〜20μmの厚さのAl2O3とAlNの混合層と/又
は固溶体層を形成することを特徴とする被覆硬質
部材の製造法。 2 a族、a族、a族元素の炭化物、窒化
物、炭窒化物、Siの炭化物、窒化物のうちの一種
以上、又はこれらとa族、a族、a族元素
の酸化物、Al2O3の一種以上に、Fe,Co,Ni,
Cr,W,Moのうちの一種以上を10容量%以下含
有する硬質部材の表面に、Alのハロゲン化物、
水素、及び一酸化窒素、二酸化窒素の一方又は両
方を400〜1200℃で反応せしめ、0.5〜20μmの厚
さのAl2O3とAlNの混合層と/又は固溶体層を形
成することを特徴とする被覆硬質部材の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP611783A JPS59129776A (ja) | 1983-01-17 | 1983-01-17 | 被覆硬質部材の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP611783A JPS59129776A (ja) | 1983-01-17 | 1983-01-17 | 被覆硬質部材の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59129776A JPS59129776A (ja) | 1984-07-26 |
| JPS6234830B2 true JPS6234830B2 (ja) | 1987-07-29 |
Family
ID=11629559
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP611783A Granted JPS59129776A (ja) | 1983-01-17 | 1983-01-17 | 被覆硬質部材の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59129776A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6418312A (en) * | 1986-07-24 | 1989-01-23 | Nat Semiconductor Corp | Four-state input/output control circuit |
-
1983
- 1983-01-17 JP JP611783A patent/JPS59129776A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6418312A (en) * | 1986-07-24 | 1989-01-23 | Nat Semiconductor Corp | Four-state input/output control circuit |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59129776A (ja) | 1984-07-26 |
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